趙選宗，雷鳴，李靖，喬立同，廖大鵬，劉軍

（山東電力調(diào)度控制中心，山東濟(jì)南250001）

電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定分析技術(shù)研究

趙選宗，雷鳴，李靖，喬立同，廖大鵬，劉軍

（山東電力調(diào)度控制中心，山東濟(jì)南250001）

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)離線安全穩(wěn)定分析計(jì)算量大，計(jì)算結(jié)果較為保守且與實(shí)際運(yùn)行方式差別較大，而電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定分析技術(shù)直接采用當(dāng)前電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，更加符合當(dāng)前電網(wǎng)實(shí)際情況。調(diào)研了在線安全穩(wěn)定分析技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，詳細(xì)介紹在線安全穩(wěn)定分析系統(tǒng)的基本原理及構(gòu)成模塊，深入分析各個(gè)模塊的運(yùn)行方式和主要作用，最后通過對(duì)山東電網(wǎng)主網(wǎng)架線路跳閘后的系統(tǒng)特性進(jìn)行在線安全穩(wěn)定計(jì)算和分析，并與WAMS系統(tǒng)實(shí)際采集結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了在線安全穩(wěn)定分析計(jì)算的準(zhǔn)確性和可靠性。

現(xiàn)代電力系統(tǒng)；調(diào)控運(yùn)行；離線研究分析；在線安全穩(wěn)定分析；實(shí)時(shí)態(tài)；研究態(tài)

0 引言

近年來，隨著特高壓輸電技術(shù)的全面推廣，我國電網(wǎng)進(jìn)入了特大型交直流混聯(lián)電網(wǎng)的新時(shí)期，電網(wǎng)特征、運(yùn)行特性等都將發(fā)生重大變化。2014—2015年，國家電網(wǎng)公司將開工建設(shè)錫盟—山東、上海廟—山東、榆橫—山東等特高壓交、直流輸電工程。2020年，山東電網(wǎng)將建成“三交三直”特高壓工程。屆時(shí)，山東電網(wǎng)交直流系統(tǒng)相互耦合、特高壓系統(tǒng)與500 kV電網(wǎng)相互制約的問題更加突出，大電網(wǎng)穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)進(jìn)一步增加；同時(shí)隨著新能源發(fā)電的不斷建設(shè)和逐步延伸，500 kV層面遠(yuǎn)距離電源和大容量送電規(guī)模持續(xù)增長，電網(wǎng)穩(wěn)定裕度將呈下降趨勢；清潔能源季節(jié)性、隨機(jī)性特點(diǎn)的影響也將日益顯著，使得電網(wǎng)潮流復(fù)雜多變，電網(wǎng)控制難度進(jìn)一步增加；另外，用電側(cè)分布式電源和微電網(wǎng)的接入及大用戶直供的全面開展等都將對(duì)電網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)控運(yùn)行帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)［1］。

現(xiàn)代電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性也變得越來越重要，因此電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析技術(shù)成為了保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段之一［2-5］。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析采用離線計(jì)算手段，主要用于電網(wǎng)規(guī)劃研究、年度方式研究、檢修方式安排、穩(wěn)定控制策略研究等方面，通常選用一些具有典型性、代表性的電網(wǎng)方式，例如夏季大方式、冬季小方式、水電大發(fā)及枯水方式、正常方式和檢修方式等。由于傳統(tǒng)離線計(jì)算都是基于極端典型方式，計(jì)算中往往又留有較大裕度，計(jì)算條件與實(shí)際運(yùn)行情況可能差別較大，導(dǎo)致多數(shù)情況下計(jì)算結(jié)果趨于保守。對(duì)于日常調(diào)度運(yùn)行或穩(wěn)定控制策略來說，過于保守的計(jì)算結(jié)果將使電網(wǎng)運(yùn)行效益降低，不利于提高電網(wǎng)輸電能力。另外，繁重的計(jì)算量也令運(yùn)行方式人員不堪重負(fù)。為了能夠更精確地獲得最匹配當(dāng)前電網(wǎng)方式的安全穩(wěn)定分析結(jié)果，電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定分析技術(shù)越來越得到電網(wǎng)運(yùn)行人員的重視和歡迎。

近年來，國內(nèi)外對(duì)在線安全穩(wěn)定分析和控制策略方面進(jìn)行了深入的探索和研究［6-9］。電網(wǎng)穩(wěn)定分析計(jì)算技術(shù)的發(fā)展情況如圖1所示。現(xiàn)今的技術(shù)水平完全可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的在線安全評(píng)估及穩(wěn)定決策。在線方式下的仿真計(jì)算，直接采用當(dāng)前電網(wǎng)實(shí)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，分析結(jié)果符合當(dāng)前電網(wǎng)實(shí)際，避免了離線方式造成的結(jié)果過于保守，又能使運(yùn)行方式人員從繁重的計(jì)算工作中解脫出來，對(duì)電網(wǎng)日常的調(diào)度運(yùn)行與控制具有重要的實(shí)際意義。

圖1 電網(wǎng)穩(wěn)定分析計(jì)算技術(shù)的發(fā)展

1 國內(nèi)外在線安全穩(wěn)定分析應(yīng)用現(xiàn)狀

電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定分析模塊地開發(fā)和建設(shè)是一項(xiàng)長期復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涵蓋了多學(xué)科、多專業(yè)領(lǐng)域的理論技術(shù)，包括電網(wǎng)建模與仿真、穩(wěn)定分析以及并行計(jì)算等領(lǐng)域的新技術(shù)，同時(shí)還要綜合考慮對(duì)現(xiàn)有資源的充分利用和有機(jī)集成，如目前已有的EMS、離線方式計(jì)算系統(tǒng)、離線安全分析計(jì)算軟件以及并行計(jì)算平臺(tái)等［10-13］。

2003年8月14日美加大停電事故后，不少國家開始研究在線動(dòng)態(tài)預(yù)警技術(shù)［14］，但投入工程應(yīng)用的只有中國和美國。美國最大的PJM電網(wǎng)于2006年提出了建設(shè)在線動(dòng)態(tài)穩(wěn)定評(píng)估系統(tǒng)的設(shè)想，2007年初步建成，2009年進(jìn)行了一次功能擴(kuò)展，2011年投入調(diào)度運(yùn)行，目前具備在線靜態(tài)分析和暫態(tài)分析計(jì)算功能，適應(yīng)于電力市場的運(yùn)行調(diào)度，對(duì)指導(dǎo)電網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。與之相比，國內(nèi)研發(fā)的在線安全穩(wěn)定分析及預(yù)警系統(tǒng)的工程化和應(yīng)用化水平更高，具體對(duì)比見表1、表2。

人員配置方面，美國PJM專門設(shè)立在線分析崗位，在PJM總部和下轄的13個(gè)州及美國華盛頓特區(qū)均設(shè)置該崗位，并按值輪換，主要職責(zé)包括：在線計(jì)算技術(shù)支持、實(shí)時(shí)計(jì)劃和決策計(jì)算、突發(fā)事件評(píng)估分析、電壓穩(wěn)定研究、電網(wǎng)阻塞評(píng)估等。此外，專門設(shè)置了24 h在線的電力系統(tǒng)資深專家，協(xié)調(diào)解決疑難問題。

數(shù)據(jù)維護(hù)方面，建立穩(wěn)定分析模型維護(hù)機(jī)制，美國PJM遵循一次設(shè)備“誰擁有、誰維護(hù)”原則，建立了相應(yīng)模型更新的管理辦法，各設(shè)備擁有者通過統(tǒng)一格式將模型上報(bào)給PJM，由PJM處理后反饋給下級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)。除原有系統(tǒng)維護(hù)人員外，針對(duì)在線計(jì)算各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)均設(shè)置了數(shù)據(jù)維護(hù)崗位。

歐洲在研究電網(wǎng)的在線動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)方面，尚處在數(shù)據(jù)平臺(tái)研制階段，面臨的主要問題是現(xiàn)行國際標(biāo)準(zhǔn)CIM／XML效率太低；而國內(nèi)研發(fā)的CIM／E技術(shù)，模型數(shù)據(jù)文件縮小近10倍，處理效率提高100多倍，詳見表3。目前已提交為IEC國際標(biāo)準(zhǔn)的新標(biāo)準(zhǔn)提案。

2 在線安全穩(wěn)定分析系統(tǒng)的基本原理及構(gòu)成

基于在線潮流數(shù)據(jù)的在線安全穩(wěn)定分析及輔助決策系統(tǒng)，針對(duì)計(jì)算分析過程中遇到的各類需求與習(xí)慣，為用戶提供了一整套的自動(dòng)化工具，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與質(zhì)量檢查，潮流計(jì)算和快速調(diào)整、穩(wěn)定評(píng)估、輔助決策，計(jì)算結(jié)果的深度分析等內(nèi)容，覆蓋了電力系統(tǒng)研究過程的所有環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)可在線跟蹤電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行工況，對(duì)靜態(tài)、暫態(tài)和動(dòng)態(tài)安全穩(wěn)定及斷面極限、小擾動(dòng)、短路電流和孤網(wǎng)安全等進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和控制決策支持，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的可視化監(jiān)視和調(diào)度輔助決策，提高運(yùn)行決策的科學(xué)性、預(yù)見性，通過友好的人機(jī)界面向運(yùn)行人員提供當(dāng)前方式下電網(wǎng)預(yù)防控制措施，為未來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)穩(wěn)定控制奠定基礎(chǔ)。

在線安全穩(wěn)定分析及輔助決策系統(tǒng)屬于智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)D5000實(shí)時(shí)與監(jiān)控類應(yīng)用，其在D5000系統(tǒng)平臺(tái)中的位置如圖2所示。系統(tǒng)建設(shè)遵循“統(tǒng)一分析，分級(jí)管理”原則，包含實(shí)時(shí)態(tài)和研究態(tài)兩個(gè)模塊，采用統(tǒng)一計(jì)算數(shù)據(jù)，各級(jí)調(diào)度負(fù)責(zé)調(diào)度管轄電網(wǎng)內(nèi)的安全穩(wěn)定分析任務(wù)，分析結(jié)果實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)共享，同時(shí)根據(jù)需要開展在線聯(lián)合分析工作。

表1 國調(diào)系統(tǒng)與PJM電網(wǎng)調(diào)度中心在線安全分析應(yīng)用水平比較表

表2 國調(diào)系統(tǒng)與PJM電網(wǎng)調(diào)度中心在線安全分析應(yīng)用計(jì)算情況比較表

表3 現(xiàn)行國標(biāo)CIM／XML與國內(nèi)研發(fā)的CIM／E技術(shù)計(jì)算效率比較表

圖2 在線安全穩(wěn)定分析及輔助決策系統(tǒng)在D5000平臺(tái)中的位置

在線安全穩(wěn)定分析及輔助決策系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)態(tài)模塊和研究態(tài)模塊，兩者都包括靜態(tài)安全分析、靜態(tài)穩(wěn)定分析、暫態(tài)穩(wěn)定分析、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定分析、電壓穩(wěn)定分析、短路電流計(jì)算等六大類計(jì)算功能，其主要差別在于啟動(dòng)周期不同，其余功能基本相同，體系結(jié)構(gòu)可參見圖3所示。

實(shí)時(shí)態(tài)模塊在線跟蹤電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，每15min定期對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行展開六大類計(jì)算分析和預(yù)防控制決策支持（靜態(tài)安全分析、暫態(tài)穩(wěn)定分析、小干擾穩(wěn)定分析、短路電流分析、靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析、穩(wěn)定裕度評(píng)估分析等），實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的可視化監(jiān)視和在線輔助決策，向調(diào)度運(yùn)行人員提供當(dāng)前運(yùn)行方式下的電網(wǎng)預(yù)防控制措施方案，給出穩(wěn)定極限和調(diào)度策略，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖3 在線安全穩(wěn)定分析及輔助決策系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

研究態(tài)模塊則是選擇調(diào)度運(yùn)行人員關(guān)心的斷面數(shù)據(jù)，對(duì)系統(tǒng)存在的靜態(tài)、暫態(tài)以及動(dòng)態(tài)等問題作詳細(xì)研究，尋找系統(tǒng)靜態(tài)、暫態(tài)、動(dòng)態(tài)等安全穩(wěn)定問題的成因，研究解決問題的根本方法，達(dá)到在當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)下優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行、提高系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

在線安全穩(wěn)定分析系統(tǒng)通過整合設(shè)備參數(shù)、故障集、電網(wǎng)實(shí)時(shí)信息等相關(guān)數(shù)據(jù)［15］，進(jìn)行電網(wǎng)的基態(tài)潮流掃描、靜態(tài)安全分析、暫態(tài)穩(wěn)定分析、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定分析、電壓穩(wěn)定分析、短路電流分析，同時(shí)計(jì)算電網(wǎng)關(guān)鍵斷面的穩(wěn)定裕度，并對(duì)裕度較低的穩(wěn)定運(yùn)行情況提示告警，給出相應(yīng)輔助決策，調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行在一個(gè)安全、穩(wěn)定的裕度范圍內(nèi)。

2.1 數(shù)據(jù)整合

通過接收狀態(tài)估計(jì)提供的電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、靜態(tài)模型數(shù)據(jù)和方式計(jì)算提供的電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模型參數(shù)，經(jīng)數(shù)據(jù)匯集和整合計(jì)算生成在線分析應(yīng)用所需要的計(jì)算數(shù)據(jù)，形成準(zhǔn)確合理的電網(wǎng)運(yùn)行工況，為各類穩(wěn)定分析應(yīng)用提供在線整合潮流數(shù)據(jù)。

計(jì)算數(shù)據(jù)方面，遵循“源端維護(hù)，計(jì)算數(shù)據(jù)統(tǒng)一下發(fā)”原則，華北、華中區(qū)域內(nèi)省級(jí)以上調(diào)控機(jī)構(gòu)使用國調(diào)中心統(tǒng)一下發(fā)的全網(wǎng)計(jì)算數(shù)據(jù)，其他區(qū)域內(nèi)省級(jí)以上調(diào)控機(jī)構(gòu)使用分中心統(tǒng)一下發(fā)的全網(wǎng)計(jì)算數(shù)據(jù)。

2.2 靜態(tài)安全分析

靜態(tài)安全分析基于當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行方式，對(duì)系統(tǒng)中所有元件進(jìn)行靜態(tài)N-1開斷或指定預(yù)想故障集進(jìn)行開斷潮流分析，確定在靜態(tài)N-1故障條件下或指定預(yù)想故障集過后系統(tǒng)是否存在過載的線路或變壓器和電壓越限的母線等，并給出相應(yīng)的輔助措施，確保N-1開斷后潮流均不越限。靜態(tài)安全分析假定故障后系統(tǒng)再次進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)其進(jìn)行潮流計(jì)算，根據(jù)潮流結(jié)果評(píng)估各監(jiān)視設(shè)備的過載情況，它是傳統(tǒng)靜態(tài)N-1故障條件下的靜態(tài)安全分析的延伸。圖4為靜態(tài)安全分析導(dǎo)引圖，給出了各類過載情況下相關(guān)的過載信息。

圖4 靜態(tài)安全分析導(dǎo)引圖

2.3 暫態(tài)穩(wěn)定分析

暫態(tài)穩(wěn)定分析包括暫態(tài)功角、暫態(tài)電壓和暫態(tài)頻率分析，可以判別系統(tǒng)的暫態(tài)功角穩(wěn)定性、暫態(tài)電壓穩(wěn)定性和暫態(tài)頻率穩(wěn)定性，并針對(duì)失穩(wěn)故障或故障后阻尼比較低故障給出相應(yīng)輔助措施。通過對(duì)仿真曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，給出每個(gè)預(yù)想故障的暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度和主導(dǎo)模式、暫態(tài)電壓和頻率安全穩(wěn)定裕度和主導(dǎo)模式，為調(diào)度員提供在線監(jiān)視暫態(tài)電壓和頻率安全穩(wěn)定水平的手段。暫態(tài)穩(wěn)定分析相關(guān)信息如圖5所示。

圖5 暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估功能導(dǎo)引圖

2.4 電壓穩(wěn)定分析

電壓穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在特定運(yùn)行條件下，依據(jù)預(yù)先設(shè)定及人工提交的斷面數(shù)據(jù)、各設(shè)備動(dòng)態(tài)參數(shù)（考慮與電壓穩(wěn)定性密切相關(guān)的動(dòng)態(tài)元件特性，包括有載調(diào)壓變壓器、發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子過流限值、過勵(lì)和低勵(lì)限值等），經(jīng)受一定擾動(dòng)后（如設(shè)備停運(yùn)、負(fù)荷或發(fā)電變動(dòng)等），各節(jié)點(diǎn)維持合理電壓水平的能力，是電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全評(píng)估的重要組成部分。

電壓穩(wěn)定評(píng)估方法可分為基于靜態(tài)潮流的分析方法和基于時(shí)域仿真的分析方法，前者主要采用PV曲線技術(shù)分析靜態(tài)電壓穩(wěn)定性，這是一種實(shí)用的靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法，通過建立監(jiān)視節(jié)點(diǎn)電壓和一個(gè)區(qū)域負(fù)荷或斷面?zhèn)鬏敼β手g的關(guān)系曲線，判斷區(qū)域負(fù)荷水平或傳輸斷面功率水平導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)臨近電壓崩潰的程度，稱為系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性；后者通過求解微分代數(shù)方程，判斷大擾動(dòng)下系統(tǒng)電壓穩(wěn)定水平，分析結(jié)果稱為系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。

電壓穩(wěn)定評(píng)估分為實(shí)際電壓穩(wěn)定評(píng)估及故障后電壓穩(wěn)定評(píng)估，給出電壓的穩(wěn)定裕度，以及裕度最小的敏感元件，同時(shí)給出相應(yīng)的故障信息，如圖6所示。

圖6 電壓穩(wěn)定評(píng)估功能導(dǎo)引圖

2.5 小擾動(dòng)穩(wěn)定分析

小擾動(dòng)穩(wěn)定分析，分析電網(wǎng)受到小擾動(dòng)后，在自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下保持運(yùn)行穩(wěn)定的能力，判斷斷面潮流的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。小擾動(dòng)穩(wěn)定分析功能應(yīng)分析計(jì)算全網(wǎng)振蕩模式和阻尼比，并從中篩選出最關(guān)鍵的若干主導(dǎo)振蕩模式，給出當(dāng)前運(yùn)行方式下系統(tǒng)存在的低頻振蕩模式，給出阻尼比、振蕩頻率和參與元件等信息，得出系統(tǒng)小擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性結(jié)論，同時(shí)給出提升阻尼比水平的輔助措施，如圖7所示。

圖7 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定評(píng)估功能導(dǎo)引圖

2.6 短路電流分析

短路電流分析是在某種故障下，求出流過短路點(diǎn)及各支路的故障電流，確定系統(tǒng)中各廠站的短路電流水平和短路容量。短路電流計(jì)算通過先求解網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，再根據(jù)指定的短路節(jié)點(diǎn)，求取該節(jié)點(diǎn)在阻抗矩陣中對(duì)應(yīng)的一列元素，該列阻抗元素包含節(jié)點(diǎn)的自阻抗和與全網(wǎng)其它節(jié)點(diǎn)互阻抗，由此就可以求出該節(jié)點(diǎn)的短路電流及全網(wǎng)其它節(jié)點(diǎn)的短路電壓及其它支路的短路電流。而流經(jīng)斷路器的短路電流功能主要是通過分析短路母線所屬廠站內(nèi)部的設(shè)備連接關(guān)系，確定某物理母線短路后各斷路器上的電流。在潮流文件中，母線為邏輯母線；一條邏輯母線可以對(duì)應(yīng)有多條物理母線，物理母線之間通過開關(guān)設(shè)備連接成通路。

短路電流分析包括實(shí)時(shí)運(yùn)行情況下短路電流分析以及故障后短路電流評(píng)估，相關(guān)信息如圖8所示。

圖8 短路電流分析功能導(dǎo)引圖

2.7 穩(wěn)定裕度評(píng)估

穩(wěn)定裕度評(píng)估用來評(píng)估電網(wǎng)斷面的穩(wěn)定水平，分別計(jì)算指定斷面的靜態(tài)穩(wěn)定極限、暫態(tài)穩(wěn)定極限和熱穩(wěn)定極限，將三者的最小值作為斷面的傳輸極限，并計(jì)算相應(yīng)的穩(wěn)定裕度，可以應(yīng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)控、檢修計(jì)劃安排、發(fā)電安排等多個(gè)方面，為電網(wǎng)運(yùn)行操作提供依據(jù)，相關(guān)邏輯如圖9所示。

圖9 穩(wěn)定裕度評(píng)估應(yīng)用功能模塊及數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系

3 仿真分析

2013年某日，山東局部地區(qū)有雷雨天氣，統(tǒng)調(diào)用電負(fù)荷較高。16∶12∶07，500 kV聊長Ⅱ線跳閘，AC相故障，兩側(cè)兩套線路主保護(hù)動(dòng)作；16∶12∶11，500 kV聊長Ⅰ線跳閘，BC相故障，兩側(cè)兩套線路主保護(hù)動(dòng)作；山東電網(wǎng)500 kV主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)遭到一定程度的破壞。以此故障為例，對(duì)500 kV聊長雙線相繼跳閘時(shí)，系統(tǒng)的暫態(tài)功角穩(wěn)定性、暫態(tài)電壓安全性和暫態(tài)頻率安全性進(jìn)行仿真計(jì)算，結(jié)果如圖10所示，并與WAMS系統(tǒng)中記錄的實(shí)際曲線進(jìn)行了對(duì)比。

圖10 各種情況下的仿真結(jié)果

由圖10可見，500 kV聊長雙線相繼跳閘時(shí)系統(tǒng)的暫態(tài)功角、暫態(tài)電壓和暫態(tài)頻率均不會(huì)失穩(wěn)，且有較大的穩(wěn)定裕度，相關(guān)敏感機(jī)組的功角、敏感母線的電壓及頻率經(jīng)過兩次波動(dòng)后，均能過渡到新的或恢復(fù)到原有的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，DSA離線計(jì)算曲線與WAMS實(shí)際曲線的一致性證明了DSA離線計(jì)算模塊的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)語

電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)了更短周期的方式計(jì)算。目前，在年度典型方式下，為了兼顧較長時(shí)間區(qū)間內(nèi)可能出現(xiàn)的特性各異的運(yùn)行方式，必須將運(yùn)行控制要求限制在相容交集中，大大制約了輸電能力的挖潛。同時(shí)，由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和開機(jī)方式多變，實(shí)際運(yùn)行中可能出現(xiàn)比典型方式更為惡劣的情況，存在巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)。通過在線安全穩(wěn)定分析可以大大縮短計(jì)算周期，解耦不同運(yùn)行時(shí)段之間控制要求的矛盾，為電網(wǎng)的運(yùn)行提供更加科學(xué)有效的依據(jù)。

電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)了真正意義上與運(yùn)行控制有機(jī)銜接的計(jì)劃校核。日前輸電計(jì)劃編制是以發(fā)電計(jì)劃、負(fù)荷預(yù)測和檢修計(jì)劃為依據(jù)，重點(diǎn)是有功計(jì)劃，大多僅進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性評(píng)估，誤差較大。通過在線分析技術(shù)可結(jié)合相似日、相同時(shí)段的基礎(chǔ)潮流數(shù)據(jù)，形成日前計(jì)劃潮流方式，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)各斷面有功計(jì)劃的量化安全校核，同時(shí)，還可以解決無功計(jì)劃不詳實(shí)問題，為無功計(jì)劃的統(tǒng)籌安排提供手段。

電力系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定分析技術(shù)為事故處理提供了科學(xué)決策。目前的電網(wǎng)事故應(yīng)急處置通常按照“各負(fù)其責(zé)、分層處理、逐級(jí)協(xié)調(diào)”的模式，參照基于離線分析計(jì)算確定的事故處理預(yù)案，結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行事故處置。對(duì)于密切耦合的大電網(wǎng)，為了避免相互沖突的事故處置，需要建立協(xié)調(diào)運(yùn)作的運(yùn)行控制體系；對(duì)于離線方式計(jì)算沒有考慮到的嚴(yán)重故障情況，需要科學(xué)智能化的分析手段，擺脫傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)化的處置方式?；谠诰€安全穩(wěn)定分析平臺(tái)，可依據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況或超短期預(yù)測編制事故預(yù)想，可為多重故障提供臨時(shí)限額依據(jù)，可實(shí)現(xiàn)多級(jí)調(diào)度一體化的分析與決策。

具有強(qiáng)自適應(yīng)能力的在線安全穩(wěn)定分析及輔助決策系統(tǒng)，將成為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行必不可少的支柱。調(diào)控運(yùn)行人員可以全方位、不間斷、全周期地監(jiān)視電網(wǎng)運(yùn)行情況，有助于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控和發(fā)現(xiàn)各種運(yùn)行方式存在的問題，能夠及時(shí)提出有針對(duì)性的改進(jìn)或預(yù)防措施，對(duì)提高電網(wǎng)調(diào)度的安全性和經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。該系統(tǒng)為調(diào)度運(yùn)行部門提供一種有效、快速、可靠的分析評(píng)價(jià)手段，為實(shí)現(xiàn)由倒閘操作與運(yùn)行控制并重的經(jīng)驗(yàn)型調(diào)度向電網(wǎng)安全分析決策的科學(xué)智能型調(diào)度轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)調(diào)度業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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Research and Analysis on Online Security and Stability of Power System

The traditional offline analysis for the power system security and stability has a large amount of calculation，and the conservative calculation results are different from the actual operation mode.In contrast，the power system online security and stability analysis accords with the actual power by using the current power grid operation state and data.In this paper，the application situation of the online analysis was investigated，the component modules and basic principles of the online security and stability analysis system were introduced，the operation mode and main function of each module were analyzed，and system characteristics of Shandong Power Grid after line tripping were calculated and analyzed finally.The comparison between the calculation results and the actual acquisition results by the WAMS system verified the high accuracy and reliability of online security and stability analysis.

modern power system；dispatch and control operation；offline research and analysis；security and stability online analysis；real-time state；research state

TM712

：A

：1007－9904（2014）05－0006－07

2014-05-04

趙選宗（1985—），男，工程師，主要從事電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行分析工作。